[发明专利]用于实施扩展范围逐次逼近模/数转换器的方法及系统

说明书

技术领域

本发明的实例一般来说涉及一种扩展范围逼近模/数转换器。可与图像传感器相关地使用本发明。更具体来说，本发明的实例涉及用于从图像传感器像素单元读出图像数据的方法及系统，包含执行模/数转换。本发明的实例包含一种用于利用扩展范围逼近模/数转换器实施相关双取样的方法及系统。

背景技术

高速图像传感器已广泛用于不同领域(包含汽车领域、机器视觉领域及专业视频摄影的领域)中的许多应用中。高速图像传感器的发展由消费者市场对具有经减小滚动快门效应的高速慢动作视频及正常高清(HD)视频的持续需求进一步驱动。

在常规互补金属氧化物半导体(“CMOS”)像素单元中，从光敏装置(例如，光电二极管)转移图像电荷并在所述像素单元内侧在浮动扩散节点上将所述图像电荷转换为电压信号。可将图像电荷从像素单元读出到读出电路中且接着处理所述图像电荷。在常规CMOS图像传感器中，读出电路包含模/数转换器(ADC)。一种类型的ADC是逐次逼近ADC，其使用二进制搜索来转换模拟信号。此二进制搜索使用逐次逼近寄存器(SAR)来实施，所述逐次逼近寄存器通过以最高有效位(MSB)开始且在最低有效位(LSB)处结束来尝试位的所有值而计数以会聚于是模拟信号的转换的数字输出上。

然而，在具有SAR ADC的图像传感器中，ADC范围的数个百分比可由于需要模拟数据消隐脉冲电平(pedestal)来避免偏移和噪声的削减而丢失。举例来说，如果消隐脉冲电平是60LSB或160LSB，那么12位ADC的最大范围是4036LSB(例如，4096LSB到60LSB)或3936LSB(例如，4096LSB到160LSB)。因此，模拟消隐脉冲电平减小最大ADC范围。尽管可应用数字增益来将最大输出伸展到4096LSB的所要范围，但ADC并非真正的12位ADC。

发明内容

在一个方面中，本发明提供一种实施扩展范围逐次逼近模/数转换器(ADC)的方法，其包括：由读出电路获取来自彩色像素阵列中的行的图像数据；由包含于所述读出电路中的ADC电路产生用于所述行的ADC消隐脉冲电平；由包含于所述ADC电路中的逐次逼近寄存器(SAR)存储所述ADC消隐脉冲电平，其中所述SAR包含多个位及是所述多个位中的一者的复制品的额外位；由所述ADC电路对照存储于所述SAR中的所述ADC消隐脉冲电平而对来自所述行的所述图像数据进行取样以获得所取样输入数据；及由所述ADC电路将所述所取样输入数据从模拟转换到数字以获得ADC输出值。

在另一方面中，本发明提供一种系统，其包括：彩色像素阵列，其用于获取图像数据，所述像素阵列包含多个行及列；及读出电路，其耦合到所述彩色像素阵列以获取来自所述彩色像素阵列中的行的图像数据，其中所述读出电路包含模/数转换(ADC)电路以：产生ADC消隐脉冲电平以用于从所述行进行取样，将所述ADC消隐脉冲电平存储于包含于所述ADC电路中的逐次逼近寄存器(SAR)中，其中所述SAR包含多个位及是所述多个位中的一者的复制品的额外位；对照存储于所述SAR中的所述ADC消隐脉冲电平而对来自所述行的所述图像数据进行取样以获得所取样输入数据，其中在包含于所述ADC电路中的数/模(DAC)电路上对所述图像数据进行取样，及将所述所取样输入数据中的每一者从模拟转换到数字以获得ADC输出值，其中由所述ADC电路进行转换包含使用所述SAR及所述DAC电路执行二进制搜索。

在另一方面中，本发明提供一种实施扩展范围逐次逼近模/数转换器(ADC)的方法，所述方法包括：由ADC电路产生用于从彩色像素阵列中的行进行取样的ADC消隐脉冲电平，其中所述ADC消隐脉冲电平小于512最低有效位(LSB)；由包含于所述ADC电路中的逐次逼近寄存器(SAR)存储所述ADC消隐脉冲电平，其中所述SAR包含十三(13)个位，所述十三个位包含十二(12)个位及是所述十二个位中的位8的复制品的额外位；由所述ADC电路对照存储于所述SAR中的所述ADC消隐脉冲电平而对来自所述行的所述图像数据进行取样以获得所取样输入数据；及由所述ADC电路将所述所取样输入数据从模拟转换到数字以获得ADC输出值，其中由所述ADC电路进行转换包含使用所述SAR执行二进制搜索。

附图说明

在附图的各图中以实例方式而非以限制方式图解说明本发明的实施例，在附图中贯穿各个视图相似参考编号指示类似元件，除非另有规定。应注意，在本发明中对本发明的“一”或“一个”实施例的提及未必是指相同实施例，且其意指至少一个。在图式中：